CN203632512U - 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开定子永磁偏置永磁型无轴承电机，包括电机壳体，电机壳体内设置有转子、定子，所述定子包括左侧定子铁心、右侧定子铁心，左侧定子铁心、右侧定子铁心之间设置有轴向磁化的环形定子永磁体，左侧定子铁心的定子槽内设置转矩绕组、悬浮绕组，右侧定子铁心的定子槽内设置转矩绕组、悬浮绕组；所述转子包括转子铁心，转子铁心两侧分别设置有径向磁化的左侧环形转子永磁体、右侧环形转子永磁体以及转轴。本实用新型的目的是克服现有的永磁型无轴承电机的不足，提供一种控制简单，悬浮控制、转矩控制相互独立，并可产生更大径向悬浮力的定子永磁偏置永磁型无轴承电机结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机设备技术领域，具体涉及一种控制简单、可产生更大径向悬浮力的定子永磁偏置永磁型无轴承电机。
背景技术
无轴承电机具有无摩擦磨损、无需润滑，易于实现更高转速和更大功率运行，特别是其中的永磁型无轴承电机具有结构简单、运行可靠性高、体积小、重量轻、效率高和功率密度大等优势，在飞轮储能、高速机床主轴电机和密封泵、离心机、压缩机、高速微型硬盘驱动装置等领域具有广阔的应用前景。
现有的永磁型无轴承电机是通过在传统永磁同步电机的定子槽的转矩绕组上叠加附加的悬浮力绕组，两套绕组分别由频率相同的三相交流电源供电产生旋转的悬浮绕组磁场和转矩绕组磁场，且悬浮绕组磁场极对数为PB、转矩绕组磁场为PM，两者之间只有满足PB=PM±1的关系时，悬浮绕组磁场、转矩绕组磁场和转子永磁体磁场三者相互作用才能产生稳定可控的径向悬浮力。由径向位移传感器检测转子径向位移，构建悬浮闭环控制系统，实现转子稳定悬浮。由于转矩是由转矩绕组磁场和永磁体磁场相互作用产生，而径向悬浮力主要是由悬浮绕组磁场和永磁体磁场相互作用产生，同时，转矩绕组磁场对悬浮力产生也有着一定影响。在选择转子永磁体厚度时，需综合考虑径向悬浮力的大小和转矩大小之间相互制约关系，因此，限制了径向悬浮力的产生；同时，悬浮绕组磁场和转矩绕组磁场之间存在强耦合，需采用复杂的解耦控制策略对旋转系统和悬浮系统进行解耦控制，且悬浮力与转子位置角密切相关，故现有的永磁型无轴承电机具有产生的径向悬浮力较小，控制复杂且精度较低的缺点。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有的永磁型无轴承电机的不足，提供一种控制简单，悬浮控制、转矩控制相互独立，并可产生更大径向悬浮力的定子永磁偏置永磁型无轴承电机结构。
本实用新型通过以下技术方案实现：
定子永磁偏置永磁型无轴承电机，包括电机壳体，电机壳体内设置有转子、定子，其特征在于：所述定子包括左侧定子铁心（1）、右侧定子铁心（7），左侧定子铁心（1）、右侧定子铁心（7）之间设置有轴向磁化的环形定子永磁体（2），左侧定子铁心（1）的定子槽内设置转矩绕组（4）、悬浮绕组（3），右侧定子铁心（7）的定子槽内设置转矩绕组（9）、悬浮绕组（8）；
所述转子包括转子铁心（6），转子铁心（6）两侧分别设置有径向磁化的左侧环形转子永磁体（5）、右侧环形转子永磁体（10）以及转轴。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述环形定子永磁体（2）为电机提供静态偏置磁通（11、13），悬浮绕组（3、8）为直流电源供电，为电机提供悬浮控制磁通（12、14），转子由静态偏置磁通（11、13）、悬浮控制磁通（12、14）相互作用产生径向悬浮力。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述环形定子永磁体（2）、左侧环形转子永磁体（5）以及右侧环形转子永磁体（10）为稀土永磁材料制成。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述左侧定子铁心（1）、右侧定子铁心（7）以及转子铁心（6）均由导磁材料制成。
本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点，本实用新型由一个轴向磁化的环形定子永磁体提供静态偏置磁通，悬浮绕组通过由直流电源供电，产生悬浮控制磁通，两者相互叠加作用，保证了定子、转子之间的气隙均匀，实现转子稳定悬浮，悬浮控制、转矩控制相互独立，不但可产生较大的径向悬浮力，而且控制简单和易于实现的优点，在一个五自由度悬浮支撑系统中应成对对称使用，可广泛应用于飞轮储能、各种高速机床主轴电机和密封泵类、离心机、压缩机、高速小型硬盘驱动装置等领域。
附图说明
图1为本实用新型的轴向结构示意图；
图2为本实用新型绕组排列与径向磁路示意图1；
图3为本实用新型绕组排列与径向磁路示意图2。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本实用新型包括电机壳体，电机壳体内设置有转子、定子，定子包括左侧定子铁心1、右侧定子铁心7，左侧定子铁心1、右侧定子铁心7之间设置有轴向磁化的环形定子永磁体2，左侧定子铁心1的定子槽内设置转矩绕组4、悬浮绕组3，右侧定子铁心7的定子槽内设置转矩绕组9、悬浮绕组8，悬浮绕组3、悬浮绕组8位于定子槽内层，转矩绕组4、转矩绕组9位于定子槽外层；转子包括转子铁心6，转子铁心6两侧分别设置有径向磁化的左侧环形转子永磁体5、右侧环形转子永磁体10以及转轴；环形定子永磁体2为电机提供静态偏置磁通11、静态偏置磁通13，静态偏置磁通11、13磁路为：磁通从环形定子永磁体2N极出发，通过右侧定子铁心7、右侧电机气隙、左侧定子铁心1回到环形定子永磁体2S极；悬浮绕组3、悬浮绕组8为直流电源供电，为电机提供悬浮控制磁通12、悬浮控制磁通14，悬浮绕组3、悬浮绕组8产生悬浮控制磁通12、14的磁路为：电机上侧定子铁心、电机上侧气隙、转子、电机下侧气隙、电机下侧定子铁心，再经过电机定子轭，构成闭合回路，转子由静态偏置磁通11、静态偏置磁通13、悬浮控制磁通12、悬浮控制磁通14相互作用产生径向悬浮力；环形定子永磁体2、左侧环形转子永磁体5以及右侧环形转子永磁体10为稀土永磁材料制成；左侧定子铁心1、右侧定子铁心7以及转子铁心6均由导磁材料制成。
如图2、3所示，本实用新型外层为转矩绕组4、转矩绕组9，排列方式与普通永磁同步电机相同；悬浮绕组分为x方向控制绕组和y方向控制绕组，左侧x方向控制绕组包括绕组1、2、3和绕组7、8、9，绕组1和7相串联，绕组2和8相串联，绕组3和9相串联；左侧y方向控制绕组包括绕组4、5、6和绕组10、11、12，绕组4和10相串联，绕组5和11相串联，绕组6和12相串联；右侧x方向控制绕组包括绕组24、13、14和绕组18、19、20，绕组24和18相串联，绕组13和19相串联，绕组14和20相串联；右侧y方向控制绕组包括绕组15、16、17和绕组21、22、23，绕组15和21相串联，绕组16和22相串联，绕组17和23相串联；左侧和右侧的悬浮绕组独立控制可实现转子四自由度悬浮；左、右两侧的x方向控制绕组和y方向控制绕组分别串联可实现转子两自由度悬浮。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.定子永磁偏置永磁型无轴承电机，包括电机壳体，电机壳体内设置有转子、定子，其特征在于：所述定子包括左侧定子铁心（1）、右侧定子铁心（7），左侧定子铁心（1）、右侧定子铁心（7）之间设置有轴向磁化的环形定子永磁体（2），左侧定子铁心（1）的定子槽内设置转矩绕组（4）、悬浮绕组（3），右侧定子铁心（7）的定子槽内设置转矩绕组（9）、悬浮绕组（8）；
所述转子包括转子铁心（6），转子铁心（6）两侧分别设置有径向磁化的左侧环形转子永磁体（5）、右侧环形转子永磁体（10）以及转轴。
2.根据权利要求1所述的定子永磁偏置永磁型无轴承电机，其特征在于：所述环形定子永磁体（2）为电机提供静态偏置磁通（11、13），悬浮绕组（3、8）为直流电源供电，为电机提供悬浮控制磁通（12、14），转子由静态偏置磁通（11、13）、悬浮控制磁通（12、14）相互作用产生径向悬浮力。
3.根据权利要求1或2所述的定子永磁偏置永磁型无轴承电机，其特征在于：所述环形定子永磁体（2）、左侧环形转子永磁体（5）以及右侧环形转子永磁体（10）为稀土永磁材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的定子永磁偏置永磁型无轴承电机，其特征在于：所述左侧定子铁心（1）、右侧定子铁心（7）以及转子铁心（6）均由导磁材料制成。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201320861564.5U CN203632512U (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201320861564.5U CN203632512U (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203632512U true CN203632512U (zh) | 2014-06-04 |
Family
ID=50818948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201320861564.5U Withdrawn - After Issue CN203632512U (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN203632512U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103683779A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-03-26 | 淮阴工学院 | 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 |
| CN105827155A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-03 | 江苏大学 | 一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机 |
-
2013
- 2013-12-25 CN CN201320861564.5U patent/CN203632512U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103683779A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-03-26 | 淮阴工学院 | 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 |
| CN103683779B (zh) * | 2013-12-25 | 2016-08-17 | 淮阴工学院 | 定子永磁偏置永磁型无轴承电机 |
| CN105827155A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-08-03 | 江苏大学 | 一种电动汽车用磁悬浮飞轮储能电机 |
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